中心自旋耦合有限自旋浴的信息回流坍缩与复苏结构

量子动力学的马尔可夫性是由系统与浴的各种要素决定的开放量子系统的重要性质。除系统-浴相互作用、浴的初始态等之外，浴的维度在决定量子动力学马尔可夫性中起着关键作用，因为浴关联的严格衰减要求浴具有无限维度。本工作中，我们通过考虑一个简单但非平凡的模型来研究有限浴维度在量子动力学马尔可夫性中的作用，其中中心自旋各向同性地耦合到有限数量的浴自旋，并展示随着浴自旋数增加中心自旋的动力学如何由非马尔可夫过渡到马尔可夫。非马尔可夫性由浴到系统的信息回流以系统态迹距离刻画。我们解析推导了迹距离的时间演化，并发现信息流中存在周期性的坍缩-复苏图样。详细探究了该现象背后的机制，表明坍缩-复苏图样的周期由浴自旋数、系统-浴耦合强度与频率失谐之间的竞争决定。当浴自旋数足够大时，坍缩-复苏结构的周期以及相应的坍缩与复苏时间随浴自旋数成比例增大，这刻画了信息回流如何随大浴维度衰减。我们还分析了系统-浴相互作用强度与频率失谐对信息流坍缩-复苏图样的影响，并得到了坍缩-复苏结构存在的条件。结果由数值计算予以说明。